塔架压杆的稳定承载力
压杆稳定解析课件
查表13-1,得 0.276， 与 0.289 相差不大
故可选28a工字钢,校核其稳定性
F 45.1MPa [ ] 46.92MPa
A
例6： 图示梁杆结构，材料均为Q235钢。AB梁为14号
工字钢，BC杆为 d＝20mm的圆杆。已知： F=25kN，
l1=1.25m，l2=0.55m，E=206GPa，p=200MPa， s=235MPa，n=1.4，nst=1.8。求校核该结构是否安全。
二﹑欧拉公式应用中的几个问题
（1）Fcr与EI成正比，与l2 成反比，且与杆端约束有 关。 Fcr越大，压杆稳定性越好，越不容易失稳；
（2）杆端约束情况对Fcr的影响，是 通过长度系数μ来实现的。要根据实 际情况选择适当的μ 。
（3）当压杆在两个形心主惯性平面内 的杆端约束情况相同时，则失稳一定 发生在最小刚度平面，即I 最小的纵 向平面。
y z x
轴销
y z
x
轴销
解：xy面内，两端视作铰支，μ = 1，iz = 4.14 cm
z
l
iz
1 2 4.14 102
48.3
y z
x
轴销
xz面内，两端视作固定端，μ = 0.5，查表iy= 1.52cm
y
l
iy
0.5 2 1.52 102
65.8
显然 z y
压杆将在xz平面内失稳 而 p 100，u s 60
lw
x
O
y
M(x) Fcr=F
w
w = Asinkx +Bcoskx （d）
Fcr
k2=Fcr / EI 两个边界条件:
w = Asinkx +Bcoskx
提高压杆承载能力的措施
提高压杆承载能力的措施压杆是建筑结构中常见的一种承载构件，主要承受压力荷载。
在建筑设计中，经常会遇到压杆承载能力不足的情况，这时候我们就需要采取措施来提高其承载能力。
本文将从改善材料品质、优化截面形态和加强节点处理等三个方面进行探讨。
1.改善材料品质压杆主要采用钢材、混凝土及木材等为主要材料，当然有些特殊情况可能会采用其他材料如FRP等。
在保证材料强度的前提下，选用优质的材料能够有效提高压杆的承载能力。
比如，在选择钢材时，可以考虑选择抗拉强度和抗压强度更高的高强度钢，这样不仅能确保钢材质量的优异，而且也可以大大提高压杆的承载能力。
当然，材料的质量也需要经过科学严格的检测和认证，这是提高压杆承载能力的基础。
2.优化截面形态在压杆的尺寸设计中，截面形态的设置也会对压杆承载能力的影响较大。
合理的截面形态可以增加材料的使用效率，并且有效地提高压杆的承载能力。
在设计压杆时，可以通过增加截面尺寸、采用多边形形状、增加壁厚等多种方式来优化压杆的截面形态。
比如，在压杆较小的情况下，可以采用矩形或I型截面，对于较大的压杆可以采用H型或管状截面等，这样能够有效地提高压杆的承载能力。
3.加强节点处理压杆的节点处理是建筑结构设计中一个重要的环节。
节点连接的方式、设计的合理与否，对于压杆的承载能力影响很大。
一般来说，节点处理中最为常见的处理方式是采用增加连接件、加大连接件的尺寸、采用硬质填充物等方式来加强节点的承载能力。
在这过程中，也需要考虑节点上连接件与压杆的接触情况和接触面积大小等因素，尽可能地把连接件与压杆之间的接触面积扩大，保证联接紧密，这样可以增强节点的耐力和稳定性，从而最大限度地提高承载效果。
综上所述，要想提高压杆承载能力，需要从材料品质的选用、截面形态的优化和节点处理的加强等多个方面出发，体现全面性的设计思想。
除此之外，在施工过程中也需采用专业的技术和高质量的工艺，使压杆能够有效地承担建筑物的荷载，使建筑物结构稳定可靠，更能带给人们舒适的居住体验。
架子工搭建中的承重能力与稳定性要求
架子工搭建中的承重能力与稳定性要求一、搭建的开始在搭建任何工程之前，架子工必须先进行细致的规划和设计。
这包括确定搭建的目的和所需承重能力。
只有在合理的规划下，架子工才能满足预期的需求。
二、设计和材料选择的重要性设计是架子工搭建的核心环节。
根据承重要求，设计人员需要确定架子工的结构类型和尺寸。
同时，选择合适的材料也至关重要。
常见的材料有钢材、木材和铝材。
这些材料的强度和稳定性将直接影响架子工的承重能力和稳定性。
三、结构类型与其特点架子工可以根据结构类型分为悬臂式、框架式和悬挑式等多种形式。
每种结构类型都有其独特的特点和适用范围。
悬臂式架子工适用于较小的承重需求，而框架式架子工则可以承载更重的负荷。
了解不同结构类型的特点有助于选择最适合特定需求的架子工。
四、承重能力的计算与评估在架子工搭建过程中，承重能力的计算和评估是不可或缺的环节。
结构工程师需要根据材料的强度和结构类型，进行承重能力的精确计算。
这可以确保架子工在使用过程中不会出现承重不足的情况，保证人员和设备的安全。
五、稳定性的要求与策略架子工的稳定性也是其重要的考量因素之一。
稳定性要求包括不倾斜、不震动和不失稳等方面。
为了提高架子工的稳定性，可以采取一些策略，如增加支撑点、加固连接处和设置稳定支撑物等。
这些措施可以有效提高架子工的稳定性，确保其在使用过程中不发生意外情况。
六、质量管理与安全考虑在架子工搭建的过程中，质量管理和安全考虑同样重要。
工人必须严格按照搭建流程和规范操作，以确保架子工的质量和稳定性。
同时，必须注意安全事项，如佩戴安全帽、使用安全绳索和确保工作场所的通风等，以避免发生意外事件。
七、定期检查和维护架子工的承重能力和稳定性并非一成不变的，因此定期检查和维护是必需的。
定期检查可以确保架子工的连接处和支撑部位没有松动或磨损，及时发现和解决潜在问题。
维护包括替换损坏的零部件、修补破损的结构和重新涂装等，以保持架子工的正常运行和延长使用寿命。
提高压杆承载能力的措施
材料力学性能
了解压杆材料的弹性模量、屈服强度 等基本力学性能，建立数学模型，对 压杆的承载能力进行计算。
截面面积
长度和支点距离
考虑压杆的长度以及支点之间的距离 ，对压杆的稳定性进行分析。
考虑压杆的截面面积，根据几何形状 和尺寸，计算出截面抵抗矩等参数。
对压杆进行应力分析和校核
最大应力
通过对压杆进行应力分析，计算出在最大压力作用下 截面上的应力分布情况。
压杆承载能力的限制因素
01
02
03
04
材料性质
材料的强度、弹性模量、泊松 比等都会影响压杆的承载能力
。
截面积和长度
截面积和长度是影响压杆承载 能力的基本因素，截面积越大 ，长度越短，承载能力越强。
压力
压力的大小直接影响到压杆的 承载能力，压力越大，承载能
力越高。
约束条件
约束条件包括固定端、自由端 等，会对压杆的承载能力产生
通过改变截面形状和尺寸，可以改变压杆的传力路径，使其更加有效地承载外部载 荷。
截面形状和尺寸的优化可以提高压杆的刚度，使其在受到外力作用时不易发生变形 。
04
采用稳定措施
增加支撑和固定点
01
增加支撑和固定点可以有效地提 高压杆的承载能力，因为支撑和 固定点可以减少压杆的弯曲和变 形，从而减少能量的损失。
淬火
通过淬火处理可以提高材 料的硬度和强度，从而提 高压杆的承载能力。
回火
回火可以消除淬火引起的 内应力，提高材料的韧性 和稳定性。
表面强化处理
通过表面强化处理，如喷 丸、碾压、渗碳等，可以 提高材料的表面硬度和抗 疲劳性能。
采用合金钢等高强度材料
合金钢
合金钢是一种含有多种合金元素 的高强度材料，通过调整合金元 素含量可以获得更高的强度和韧 性。
第九章 压杆稳定
(Buckling of Columns)
五、稳定性的分析方法
⑴结构强度计算中，以未变形的结构作为计算简图进行分析即 小变形分析，所得的变形与荷载成线性关系，此种分析又称几 何线性分析。
⑵结构的稳定性计算中，以变形后的结构作为计算简图进行分 析即大变形结构分析，所得变形与荷载呈非线性关系，此种分 析方法称几何非线性分析，故叠加原理在稳定性分析中不适用。
3.142
2.11011 (11)2
6.5
108
134.6kN
y
y
xOz面：约束情况为两端固定=0.5，I=Iy，l=0.88m
z x
Fcr
2EI y
l 2
3.142
2.11011 3.8 (0.5 0.88)2
108
406.4kN
F
880
所以连杆的临界压力为134.6kN.
l
zF
(Buckling of Columns)
(Buckling of Columns)
六、工程实例和案例
高压输电塔架
(Buckling of Columns)
失稳破坏案例
案例1：20世纪初，享有盛誉的美国桥梁学家库柏，在加拿大 圣劳伦斯河上，建造的跨长548m的魁北克（Quebec）（钢悬 臂梁）大桥， 1907年8月29日因压杆失稳导致整座大桥倒塌。 85位工人死亡，成为上世纪十大工程惨剧之一.
0.7l l
0.3l
Fcr
2 EI (0.7l)2
(Buckling of Columns)
表9-1 各种支承约束条件下等截面细长压杆临界力的欧拉公式
支承情况 两端铰支
一端固定，另一端铰支 两端固定
一端固定，另一端自由
稳定承载力计算公式
稳定承载力计算公式稳定承载力是结构工程中一个非常重要的概念，它关系到建筑物、桥梁等结构的安全性和可靠性。
在这，咱就来好好唠唠稳定承载力的计算公式。
先来说说啥是稳定承载力。
打个比方，就像咱平时搭积木，积木搭得越高，就越容易倒，能保证积木不倒的那个最大高度所对应的支撑力，差不多就是稳定承载力的意思。
它主要取决于结构的材料特性、几何形状还有所受的荷载情况。
对于简单的受压构件，比如一根柱子，它的稳定承载力计算公式通常会涉及到材料的抗压强度、柱子的截面面积，还有一个叫长细比的东西。
长细比呢，就好比是柱子的“身高体重比”，反映了柱子又高又瘦还是又矮又胖。
我想起之前有一次去参观一个建筑工地，看到工人们正在搭建钢结构的厂房。
那一根根巨大的钢梁和钢柱，看着特别壮观。
我就好奇地问一位老师傅，这结构稳不稳啊？老师傅笑着说：“这你就不懂了吧，咱这都是按照严格的计算公式来设计和施工的，放心，稳得很！”后来我了解到，他们在计算这些钢柱的稳定承载力时，那可是相当仔细。
要测量钢柱的长度、截面尺寸，还要确定钢材的强度等级，一个数据都不能马虎。
再说说比较复杂点的结构，像框架结构。
这时候就得考虑各个构件之间的相互作用了。
不仅仅是单个柱子或梁的稳定，还得考虑整个框架的协同工作。
在实际工程中，计算稳定承载力可不像做数学题那么简单。
得考虑各种不确定因素，比如材料的不均匀性、施工的误差、环境的影响等等。
这就需要工程师们有丰富的经验和扎实的理论基础。
有时候，为了更准确地计算稳定承载力，还得借助计算机模拟。
就像给这个结构做了一个虚拟的“压力测试”，看看它到底能承受多大的力。
总之，稳定承载力的计算公式虽然复杂，但却是保障我们生活中各种结构安全的重要工具。
就像一把尺子，量出了结构的“能力边界”，让我们能安心地在这些建筑物里工作、生活。
所以啊，别小看这些公式，它们可是默默守护着我们的安全呢！。
塔架的稳定性及强度计算
塔架的稳定性及强度计算一、塔架受风载荷：露天设备考虑风载荷，工作状态下机架所受到最大风载荷和和物品受风载作用对机架所产生的水平载荷PN总是与水平载荷PH按最不利的方向叠加的。
Pw=C Kh q A 表（21-2-1）式中：Pw——作用在设备上的风载荷C——风力系数表（21-2-5）C=1.6Kh——风压高度变化系数表（21-2-4）Kh=1.25q——计算风压表（21.2.3）q=250N/m2A——垂直于风向迎风面积，经计算=90.2 m2结构充实率φ=0.3~0.6，按0.5计A=A计×0.5=90.2×0.5=45.1 m2将以上数值代入（21-2-1）Pw=1.6×1.25×250×45.1=22550（N）=2.255吨二、根据我国钢结构的设计规范，梁的整体稳定条件为：σ=Mmax / ψs ωx ≤σp式中：Mmax——最大弯矩 Mmax=P*a2 /L=25000×120×120÷620=580645 kg/cm2ψs——稳定系数表（1-1-132）φs=1.48ωx——抗弯载面系数，表（3-1-55）ωx × 2=919×2=1838（两条H型钢）σp——抗弯应力，钢结构σp=215Mpa代入上式：σ=580645÷1.48÷1838=213 Mpa <215 Mpa经计算满足稳定要求三、塔架的强度计算（一）塔架承受力有：1.受风作用的弯矩：M风=2.255×1000=225500kg·cm式中：2255kg——作用在塔架上的风载荷1000cm——风力中心距2.自重弯矩：M重=80000×310=24800000 kg·cm式中：80000kg——塔架总重量310cm——塔中心距3.载重弯矩：M载=50000×310=1550000 kg·cm式中：50000kg——载重310cm——塔中心距综上所述，塔架的总弯矩为M总= M风+ M重+ M载=40525000 kg·cm（二）塔架的界面模数：根据公式w=(BH3-bh3)/6H=（600×26.23-576×22.23）÷（6×26.2）=28515 cm3（三）塔架的弯曲应力：σ= M总/w=40525000/28515=1421 kg/cm2 < [σ]=2350 kg/cm2 经计算，塔架的弯曲应力小于材料的许用应力，塔架的强度足够。
压杆稳定条件及计算
压杆 稳定 条件 及计 算
【例10-3】 某锰钢架其尺寸、受力如图１０-7（a)所 示。已知AB杆、BC杆都为圆截面钢杆，AB杆直 径d=60 mm，BC杆直径d=50 mm，许用应力为 σ=160 MPa，求构架能承受的最大荷载P。
压杆 稳定 条件 及计 算
压杆 稳定 条件 及计 算
【解】按强度条件估算最大荷载P。
（1）外力分析。B点受力图如图10-7（b）
所示，列平衡方程以求两根杆所受的外力。
∑Fix=0
FAB－FBCcos 30°=0
∑Fiy=0
FBCsin 30°－P=0
求得FAB=1.732P，FBC=2P。
（2）内力分析。
杆AB轴力为压力：FNAB=FAB=1.732P 杆BC轴力为拉力：FNBC = FBC =2P
压杆 稳定 条件 及计 算
压杆 稳定 条件 及计 算
【例10-2】 如图10-6所示为一两端铰支的矩形截面 木梁，杆端作用轴向压力F，已知F=48 kN， σ=10 MPa，截面尺寸为120 mm×180 mm， 折减系数φ=0.19，试校核该压杆的稳定性。
压杆 稳定 条件 及计 算
压杆 稳定 条件 及计 算
（10-8）
为了简化校核计算，将稳定许用应力σw与强度
许用应力σ的比值定义为折减系数，并用φ表示，
即
，则
（10-9）
压杆 稳定 条件 及计 算
折减系数φ是一个小于1的系数，φ值取决于压 杆的柔度λ和材料。几种常用材料的φ值见表10-3。 这样，压杆的稳定安全条件可以写成
（10-11） 式（10-11）称为压杆稳定条件，利用稳定条件 可进行稳定校核、截面设计及求许可荷载等三个方面 工作。
压杆稳定条 件及计算
支架立杆稳定和地基承载力计算-2014.5
辽宁聚成工程项目管理联盟Liaoning JUCHENG engineering project management institute支架立杆稳定和地基承载力计算脚手架立杆底座和地基承载力计算是脚手架（支架）计算中的重要内容。
1 立杆底座计算1.1支撑立杆的稳定应按下列公式计算（1）不考虑风荷载时N/Φ A≤f（式1）（2）考虑风荷载时N/φA+M w/W≤f（式2）式中N——计算立杆段的轴向力计算值；Φ——轴心受压构件的稳定系数，应按长细比λ按下表选择；λ——长细比，λ＝l0/i；l0——计算长度，按规定计算；i——立杆截面回转半径；A ——立杆的截面面积；Mw——计算立杆段由风荷载设计值产生的弯矩，Mw=0.9×1.4Mwk；Mwk——计算立杆段由风荷载标准值产生的弯矩，按规定计算。
f——钢材的抗压强度设计值，应取f=205N/mm2；W——立杆截面抗弯模量（cm2）。
表1 轴心受压构件的稳定系数Φ1.2 立杆的计算长度l0计算l0=k1 k2 (h+2a)式中k1——计算长度附加系数，按表2采用；k2——考虑支架整体稳定因素的单根立杆计算长度附加系数，按表3采用。
表2 单根立杆计算长度附加系数k1表3 立杆计算长度附加系数k21.3 风荷载标准值计算式中Wk———风荷载的标准值(kN/m2);µz———风压高度变化系数,按现行标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)规定采用;µs———支架及模板系数风荷载体型系数,应按表5规定采用;W0———基本风压值(kN/m2),按现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB50009)的规定采用,取重现期n=10对应的风压值。
表4 风压高度变化系数表5 支架的风荷载体系系数表6 辽宁地区城市风压值2 立杆地基承载力计算N/A d≤K c f ak式中N——立杆传至基础顶面的平均轴向力设计值；Ad——立杆基础的计算底面积，可按以下情况确定：fak——地基承载力特征值，按地勘报告选用，当地基为回填时乘以地基承载系数，以保证脚手架安全。
压杆稳定
178第二十三章 压杆稳定一、 内容提要1、稳定的概念压杆的稳定性：压杆保持初始直线平衡状态的能力。
压杆的失稳：压杆丧失直线形状的平衡状态。
临界载荷：保持压杆稳定平衡时杆件所能承受的最大外力。
2、临界应力的计算大柔度杆（ ）中柔度杆（ ）小柔度杆（ ） 说明：(1)压杆的临界应力在稳定问题中相当于强度问题中的极限应力，是确定稳定许用应力的依据。
(2)一种材料的极限应力是由材料本身的性质决定的。
压杆的临界应力除决定于材料外，还与杆的柔度有关，(3)根据 的值判断压杆的类别（大柔度杆、中柔度杆或小柔度杆），选用相应的计算临界力的公式。
3、压杆的稳定计算压杆的稳定性条件其中 安全系数法折减系数法说明(1)与强度问题类似，稳定计算也存在三方面的问题：稳定校核、截面设计、计算许可载荷。
（2）杆件丧失稳定是一种整体性行为，横截面的局部削弱对稳定的临界应力影响不大，因此在稳定计算时采用横截面的毛面积。
二、 基本要求1. 明确稳定平衡、不稳定平衡和临界载荷的概念，理解两端铰支压杆临界载荷公式的推导过程。
2. 理解长度系数的力学意义，熟练掌握四种常见的约束形式下细长压杆的临界载荷的计算。
p s λλλ≤≤p λλ>s λλ<22λπσE cr =λσb a cr -=scr σσ=λ[]crA N σσ≤=[]w crcr n σσ=[][]σϕσ=cr1793. 明确压杆柔度、临界应力和临界应力总图的概念，熟练掌握大柔度、中柔度和小柔度三类压杆的判别方法及其临界载荷的计算和稳定性的校核方法。
4. 了解根据压杆稳定性条件设计杆件截面的折减系数法。
5. 了解提高压杆稳定性的主要措施。
三、 典型例题分析例1 三根圆截面压杆直径均为 ，材料为 钢， MPa b 12.1=)， ， ， , 两端均为铰支，长度分别为 且 , 试计算各杆的临界力。
解 （1）有关数据（2）计算各杆的临界力1杆 属大柔度杆2杆 属中柔度杆3杆属小柔度杆mm d 160=MPa E5102⨯=MPa p 200=σMPa s 240=σ,,,321l l l m l l l 542321===,304(MPa a =3A 2222210202.016.044mm d A -⨯==⨯==ππ45441022.316.06464md I -⨯=⨯==ππm d i 04.0416.04===1=μ10010200102611=⨯⨯==πσπλpp E5712.1240304=-=-=ba ss σλ10012504.05111=>=⨯==p il λμλKNl EIP cr 2540)(212==μπ5.6204.05.2122=⨯==il μλMPab a cr 2342=-=λσKNA P cr cr 46801021023426=⨯⨯⨯=⋅=-σ2.3104.025.1133=⨯==il μλ180例2 截面为 的矩形木柱，长 ， 。
压杆失稳对塔式起重机安全的威慑（4篇）
压杆失稳对塔式起重机安全的威慑塔式起重机作为一种常见的起重设备，广泛应用于建筑工地和工业场所。
它具有起重能力大、作业范围广、稳定性好等优点，但在使用过程中存在压杆失稳的风险。
压杆失稳可能导致起重机的倾覆、物体的坠落以及人员的伤亡等严重后果，因此对塔式起重机的安全进行威慑是非常重要的。
本文将从以下几个方面展开对压杆失稳对塔式起重机安全的威慑的讨论。
首先，压杆失稳对塔式起重机的稳定性造成直接威胁。
塔式起重机一般由塔身和起重臂组成，而压杆是连接塔身和起重臂的重要组成部分。
压杆失稳会导致塔身和起重臂之间的连接不可靠，进而影响起重机的稳定性。
当起重机在吊装重物时，若压杆失稳，会造成塔身晃动，进而引起起重臂和起重物的晃动。
如果晃动幅度过大，就有可能引起起重机的倾覆，从而造成巨大的安全隐患。
其次，压杆失稳还会增加塔式起重机起重臂柱杆等相关部件的负荷，对其结构安全性构成威胁。
起重机的各个部分是相互关联的，一旦压杆失稳，起重臂和塔身之间的连接会发生松动，从而使得起重臂柱杆等部件承受更大的负荷。
如果超过了这些部件的承载能力，就有可能导致其损坏甚至断裂。
这不仅会影响起重机的正常使用，还会引发起重臂、塔身等部件的坍塌，给作业现场带来严重的危险。
再次，压杆失稳会影响塔式起重机的操作性能，对操作人员的安全构成威胁。
塔式起重机的操作需要由专业的起重司机进行，他们需要对起重机的操作原理和技术要求非常熟悉。
一旦压杆失稳，起重机的操作性能会受到影响，例如操作手柄的灵敏度降低、起重臂的转动范围减小等。
这些影响会增加起重司机的操作难度，进而增加起重机的操作风险。
如果起重机在操作过程中出现误操作或不可预见的情况，有可能导致事故的发生。
最后，压杆失稳对塔式起重机的威慑还包括道德层面。
压杆失稳往往是由于起重机的设计、制造、安装、维护等环节存在问题导致的。
这些问题可能涉及到材料质量、工艺技术、操作规范等方面。
对于制造商和工程单位而言，如果对起重机的质量管理和技术要求不严格，就有可能造成起重机的压杆失稳。
提高压杆承载能力的措施
10.2.5 压杆的稳定计算
工程上通常采用下列两种方法进行压杆的稳定计算。
1．安全系数法
为了保证压杆不失稳，并具有一定的安全裕度，因此压杆的稳定条件可表示为
st
cr n F F ≤
（10-8） 2．折减系数法 压杆的稳定条件有时用应力的形式表达为
[]st A
F σσ≤= （10-10） 例10-2 一端固定，一端自由的受压柱，长m l 1=，材料为A3钢，GPa E 200=。
试计算图10-5（a ）、（b ）所示两种截面的柱子的临界应力和临界力。
例10-3 千斤顶如图10-6所示，丝杠长度mm l 375=，内径mm d 40=，材料是A3钢，最大起重量kN P 80=，规定稳定安全系数3=st n 。
试校核丝杠的稳定性。
图10-5
10.3 提高压杆承载能力的措施
1.减小压杆的长度
减小压杆的长度，可使 降低，从而提高了压杆的临界荷载。
2.选择合理的截面形状
压杆的承载能力取决于最小的惯性矩I，当压杆各个方向的约束条件相同时，使截面对两个形心主轴的惯性矩尽可能大，而且相等，是压杆合理截面的基本原则。
3.增加支承的刚性
对于大柔度的细长杆，一端铰支另一端固定压杆的临界荷载比两端铰支的大一倍。
4.合理选用材料
对于大柔度杆，临界应力与材料的弹性模量E成正比。
因此钢压杆比铜、铸铁或铝制压杆临界荷载高。
输电铁塔单角钢结构杆件内力及稳定承载力分析
第 38 卷 第 3 期2023 年 6 月Vol.38 No.3Jun. 2023电力学报JOURNAL OF ELECTRIC POWER文章编号：1005-6548（2023）03-0224-14 中图分类号：TU323.4 文献标识码：A 学科分类号：47040DOI ：10.13357/j.dlxb.2023.024开放科学（资源服务）标识码（OSID ）：输电铁塔单角钢结构杆件内力及稳定承载力分析何加锋1，姚继莎1，徐一洲2（1.中国能源建设集团 广西电力设计研究院有限公司，南宁530009；2.广西大学 土木建筑工程学院，南宁530004）摘要：当前输电铁塔设计使用的杆系模型计算结果不够精确，不能准确反映杆件内力，使用更准确的计算模型并与试验结果作对比找到更合适的内力计算方法是必要的。
通过对一个耐张试验塔的一个导线横担用ABAQUS 实体单元模型进行试验加载模拟，将数值计算结果与试验结果进行对比，证明了数值模型计算结果的有效性。
在此基础上，分析并阐述了螺栓连接的输电塔单角钢结构杆件内力的分布规律。
现行真型塔试验杆件内力的测量方法不正确，不能正确反映杆件受力状态；铁塔单角钢斜材不是轴力构件，受压杆件是压弯构件，杆件弯矩包含一阶及二阶弯矩，不能忽略；双面连接的主材杆件按轴力杆计算是正确的。
按《架空输电线路杆塔结构设计技术规定》及其新版《架空输电线路杆塔结构设计技术规程》，将分析对象横担的上、下平面的主要受压斜材分别用轴压构件和压弯构件的规范公式计算单角钢受压斜材的稳定应力，与实际应力进行了比较，论述了推荐方法的安全合理性。
关键词：输电铁塔；角钢横担；数值分析；杆件内力；压弯构件Analysis of Internal Force and Stability Bearing Capacity of Single Angle SteelMembers of Transmission TowerHE Jiafeng 1，YAO Jisha 1，XU Yizhou 2（1.Guangxi Electric Power Design Institute Co.， Ltd.， China Energy Engineering Group ， Nanning 530009， China ；2.College of Civil Engineering and Architecture ， Guangxi University ， Nanning 530004， China ）Abstract ：The calculation results of the member system model used in the current design of transmission towers are not accurate enough to accurately reflect the internal forces of members. It is necessary to find a more appro⁃priate internal force calculation method through more accurate calculation model and comparison with the test re⁃sults.The validity of the numerical model was proved by comparing the numerical results with the test results by simulating the test loading of a conductor cross arm of a tension test tower with ABAQUS solid element model. On this basis ， the distribution law of the internal force of the single angle steel members of the transmission tow ⁃er connected by bolts is analyzed and expounded.The current measuring method of the internal force of the real tower test members is incorrect ， which can not correctly reflect the stress state of the members. The single an⁃gle steel bracing member of the tower is not an axial force member ， and the compression member is a compres⁃sion bending member. The bendingmoment of the member includes the first and second order bending mo⁃＊ 收稿日期：2023-04-10作者简介：何加锋（1976—），男，硕士，高级工程师，主要研究方向为架空高压输电线路设计，主要从事国内外架空输电线路工程结构设计及设计管理工作，149480546@ ；姚继莎（1980—），男，工学硕士，教授级高级工程师，主要研究方向为输电线路设计，46274963@ ；徐一洲（1998—），男，硕士研究生，目前从事隧道工程方向研究，939102819@ 。
架子工程中的承重能力与稳定性评估与监测
架子工程中的承重能力与稳定性评估与监测概述架子工程是现代建筑中常见的一种构造，其通过横梁和柱子的组合形成稳定的结构；然而，在架子工程的设计、建造和使用过程中，需要对其承重能力和稳定性进行评估与监测，以确保其安全运行。
本文将从承重能力和稳定性两个方面探讨架子工程的评估与监测。
承重能力的评估与监测架子工程的承重能力评估是其可靠使用的基础。
评估的过程通常包括对材料的强度和刚度进行测试，以了解其能够承受的最大力量。
常见的方法包括拉伸测试、压缩测试和剪切测试等。
这些测试能够帮助工程师了解材料的强度和稳定性，从而判断其是否适合在架子工程中使用。
此外，承重能力评估还需要考虑到架子工程的设计参数，包括梁和柱子的尺寸、形状和材料选择等。
这些参数将直接影响到架子工程的承重能力。
通过计算和建模，可以对架子工程在不同负载条件下的承重能力进行预测和评估。
除了设计参数，承重能力评估还需要考虑到建筑物的使用环境和预期负载条件等。
不同的使用环境和负载条件会对架子工程的承重能力产生不同的影响。
因此，评估过程中需要综合考虑这些因素，以准确判断架子工程的承重能力是否满足使用要求。
针对承重能力的监测主要通过在架子工程上安装传感器来实现。
这些传感器可以测量架子工程受力情况，比如应力、变形等。
通过监测这些关键参数，可以及时发现任何异常情况，并采取相应的措施进行修复或加固，确保架子工程的承重能力稳定且可靠。
稳定性的评估与监测架子工程的稳定性评估与监测同样重要。
一个稳定的架子工程能够承受外部力量的作用而不发生倾倒或坍塌。
稳定性评估一般包括对架子工程结构的刚度和扭转能力进行分析。
架子工程的刚度是指其对外界力的响应能力。
通过分析架子工程在不同外力作用下的变形情况，可以评估其刚度。
刚度评估有助于确定架子工程在不同负载条件下的稳定性能。
扭转能力是指架子工程在受到扭转力矩时能够保持稳定的能力。
架子工程的扭转能力评估通常包括对结构中的各个部件进行分析，以确定其对扭转力的承受能力。
钢结构(本)-国家开放大学电大期末纸考卷考题目答案
钢结构（本）-客观题一、单选题1、塔架和桅杆的结构形式属于（）。
（1701）(1807)[A].高耸钢结构[B].板壳结构[C].轻型钢结构[D].大跨结构答案：A2、下列关于我国目前的钢结构设计说法正确的一项是（）。
（1701）[A].全部采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法[B].采用分项系数表达的极限状态设计方法[C].除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法[D].部分采用弹性方法，部分采用塑性方法答案：C3、反映钢材塑性变形能力的性能指标是（）。
（1701）（1707）[A].承载能力[B].抗拉强度[C].冷弯性能[D].伸长率答案：D4、钢材强屈比越高，钢材的（）。
（1701）（2001）(2007)[A].安全储备越大[B].安全储备越小[C].抗拉强度越高[D].冷弯性能越好答案：A5、钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材（）。
（1701）[A].变软[B].热脆[C].冷脆[D].变硬答案：B6、钢材具有两种性质完全不同的破坏形式，即（）。
（1701）[A].塑性破坏和脆性破坏[B].塑性破坏和韧性破坏[C].韧性破坏和脆性破坏[D].柔性破坏和刚性破坏答案：A7、钢结构的连接方法一般可分为（）。
（1701）（1807）(1907)[A].焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和销轴连接[B].焊接连接、粘结连接、螺栓连接和销轴连接[C].焊接连接、粘结连接、铆钉连接和销轴连接[D].粘结连接、铆钉连接、螺栓连接和销轴连接答案：A8、焊缝长度方向与作用力平行的角焊缝是（）。
（1701）(1707)[A].正面角焊缝[B].侧面角焊缝[C].斜角焊缝[D].混合焊缝答案：B9、焊接残余应力影响最小的结构性能是（）。
（1701）[A].静力强度[B].结构刚度[C].疲劳强度[D].压杆的稳定承载力答案：A10、螺栓群在轴力作用下的受剪连接，各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向的分布为（）。
拉_压杆件的稳定承载能力
相应的计算长度系数分别是 和 =
3
l
l
3 三种工况的比较
表 1 给出三种工 况计算长 度系数理 论值的 比较及与 GB50018 规范简化公式的比较。其中部分数据还绘成图 4。 图4 表1
c
三种工况的
系数比较
系数比较表
工况 2 0. 665 0. 583 0. 528 0. 873 0. 730 0. 684 0. 970 0. 961 0. 952 工况 3 0. 214 0. 200 0. 192 0. 364 0. 335 0. 320 0. 566 0. 498 0. 463 公式 ( 1) 0. 375 0. 300 0. 300 0. 625 0. 500
3
P1 , EI
=
P2 , EI
P1 + P2 ; EI 杆件长度; 分别为 承受 P1 力的 段长和承受 P 1 + P2
图3
变压力杆件 N c = P 1 = EI
2 1
式( 3) 中 P 1 , P 2 均为压力并取正号, 但也适用 于其中 一个为负的情况。当 P 2 < 0 且 ∣ P 1 ∣< ∣ P 2 ∣ 时, 即 为一段受压、 一段受拉的 工况。压 力和拉力 分别为 N c = P1 和 N t = | P2 | - P 1 。此时在式( 3) 中
鉴于杆件稳定 承载 力不仅 和压 力大 小有 关, 也 和力 的分布情况有关, 式( 1) 适用于工况 1, 就未必适用于其他 两种工况。然 而 规 范条 文 的文 字 没有 涉 及力 的 分 布情 况, 因而有可能被理解为具有普遍 适用性。正 因如此, 文 [ 1] 的作者把式 ( 1) 用 来分 析连续 檩条 下翼缘 的稳 定性。 这一情况引起笔者 的关 注。分析 证实 了式 ( 1) 确实 不具 ( 2) 有普遍适用性。在 分析 的基础 上, 本 文提 出分 别适 用于 三种工况的简化计算公式。
架子工作的承载能力与稳定性控制
架子工作的承载能力与稳定性控制架子工作是一项需要高度技术和工程能力的任务。
它涉及到运用不同材料和结构的架子，以便支撑起高楼大厦或进行大型设备的安装。
这篇文章将探讨架子工作的承载能力与稳定性控制，并分析影响架子工作稳定性的因素。
一、工程设计与选择适当材料在进行架子工作之前，必须进行仔细的工程设计。
这包括评估承载能力和结构稳定性所需的计算和分析。
需要根据具体工程项目的要求，选择合适的材料，如钢材、铝材或木材。
不同的材料具有不同的强度和稳定性，因此选择适当的材料对于确保架子工作的稳定性至关重要。
二、强度计算与结构分析在架子工作中，必须对材料的强度进行计算和分析。
这包括考虑承载架子的重量和工作负荷所需的强度。
通过结构分析，可以确定架子的设计是否能够承受外部力的作用，并保持稳定。
这些计算和分析必须由专业的工程师进行，以确保架子的承载能力和稳定性。
三、分析环境因素架子工作的稳定性还受环境因素的影响。
例如，风力、地震和其他自然灾害可能会对架子的稳定性产生影响。
在设计和安装架子之前，必须考虑这些环境因素，并采取适当的措施来增强架子的稳定性。
例如，可以使用附加的支撑物或设备来增加架子的稳定性，以抵御外部力量的影响。
四、遵循标准和规定为了确保架子工作的稳定性，必须遵循相关的标准和规定。
这些标准和规定通常由政府或行业组织制定，并涉及到材料的选择、工程设计、安装程序以及必要的测试和验收。
遵循这些标准和规定是保证架子工作安全和稳定的重要步骤。
五、适当的培训和实践架子工作需要具备相关技能和经验的工人来执行。
他们必须接受适当的培训，了解架子工作的原理、安全要求和操作程序。
在实践中，工人们应该严格遵循安全操作规范，并参与定期的培训和工作评估。
通过适当的培训和实践，可以提高工人们对架子工作的承载能力和稳定性的掌握。
六、定期维护和检查为了确保架子工作的承载能力和稳定性，必须进行定期的维护和检查。
这包括检查架子的结构完整性、连接件的紧固度以及支撑物的可靠性。
压杆失稳对塔式起重机安全的威慑
压杆失稳对塔式起重机安全的威慑压杆失稳对塔式起重机安全的威胁主要体现在以下几个方面：1. 倾覆风险：压杆失稳会导致塔式起重机的重心偏移，进而增加倾覆的风险。
一旦塔式起重机倾覆，可能造成设备损坏，人员伤亡甚至引发其他事故。
2. 降低承载能力：压杆失稳会导致塔式起重机的承载能力降低。
当压杆失稳后，塔式起重机的臂长和吊重受限，不能正常进行作业，可能导致设备超载，引发事故。
3. 结构破坏：压杆失稳会给塔式起重机的结构造成不可逆的损伤。
失稳时产生的弯曲力和扭矩可能导致塔式起重机主梁、压杆等部件的破裂或变形，使结构承受更大的压力，降低整个起重机的安全性能。
为了保证塔式起重机的安全，减少压杆失稳对其带来的威胁，可以采取以下措施：1. 保证压杆的稳定性：在起重机设计和制造过程中，要确保压杆的结构稳定，并采用足够强度和刚度的材料制造。
在安装和使用过程中，要定期检查和维护压杆，确保其舒适稳定。
2. 强化起重机的基础：起重机的基础是确保起重机稳定的关键。
在安装、使用和维护中，要严格按照设计要求进行施工，保证基础的强度和稳定性。
3. 加强起重机的监测和维护：定期对起重机的各项参数进行监测和检测，及时发现和修复可能存在的问题，防止压杆失稳对起重机安全的影响。
4. 提高起重机操作员的技能水平：起重机操作员是起重机安全的直接责任人，他们的技能水平直接关系到起重机的安全性能。
因此，应加强操作员的培训和考核，提高其安全意识和操作技能。
5. 严格遵守操作规程和安全标准：对起重机的操作和维护要严格按照操作规程和安全标准进行，确保每一步操作都符合安全要求，避免操作不当导致压杆失稳。
总之，压杆失稳对塔式起重机的安全性带来了严重威胁，需要通过对压杆的稳定性、基础的强化、监测和维护、操作员的培训和遵守安全标准等多个方面的措施，来减少这种威胁的发生和影响，保障起重机的安全运行。
国家开放大学电大本科《钢结构》2031-2032期末试题及答案(试卷号：1108)
国家开放大学电大本科《钢结构》2031-2032期末试题及答案（试卷号：1108）一、单项选择题（将每题正确答案的序号填入括号内，每小题2分，共计36分）1．塔架和桅杆的结构形式属于( )。
A．高耸钢结构 B．板壳结构C．轻型钢结构 D．大跨结构2．下列关于我国目前的钢结构设计说法正确的一项是( )。
A．全部采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法B．采用分项系数表达的极限状态设计方法C．除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法D．部分采用弹性方法，部分采用塑性方法3．反映钢材塑性变形能力的性能指标是( )。
A．承载能力 B．抗拉强度C．冷弯性能 D．伸长率4．钢材强屈比越高，钢材的( )。
氇．安全储备越大 B．安全储备越小C．抗拉强度越高 D．冷弯性能越好5．钢中硫和氧的含量超过限量时，会使钢材( )。
A．变软 B．热脆C．冷脆 D．变硬6．钢材具有两种性质完全不同的破坏形式，即( )。
A.塑性破坏和脆性破坏 B．塑性破坏和韧性破坏C．韧性破坏和脆性破坏 D．柔性破坏和刚性破坏7．钢结构的连接方法一般可分为( )。
A．焊接连接、铆钉连接、螺栓连接和销轴连接B．焊接连接、粘结连接、螺栓连接和销轴连接C．焊接连接、粘结连接、铆钉连接和销轴连接D．粘结连接、铆钉连接、螺栓连接和销轴连接8．焊缝长度方向与作用力平行的角焊缝是( )。
A．正面角焊缝 B．侧面角焊缝C．斜角焊缝 D．混合焊缝9．焊接残余应力影响最小的结构性能是( )。
A．静力强度 B．结构刚度C．疲劳强度 D．压杆的稳定承载力10.螺栓群在轴力作用下的受剪连接，各个螺栓的内力沿螺栓群长度方向的分布为(A．均匀分布 B．-端大、一端小C．两端大、中间小 D．两端小、中间大11．高强度螺栓连接分为( )。
A．摩擦型连接和承压型连接 B．摩擦型连接和螺旋型连接C．承压型连接和螺旋型连接 D．螺旋型连接和扭剪型连接12．轴心受力构件主要包括( )。
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形 、 字形 及倒 人字 形 体系．高 度较 大 的塔架 常 在 主 杆 和斜 杆 之 间 及斜 杆 和 斜杆 之 间设 置再 分 式 的辅 人
助 杆。此外 ． 在塔 架 的横 剖 面 』还 没置 横 隔构 件 以 保 证结 构 几 何不 变性 由于塔 架 杆 件 大 多 采用 单 角 二
钢， 且各 杆 之闻 相互 交接 形式 多样 化 ． 压杆稳 定计 算 较为 复 杂 时 常需 要 结 合具 体 构 造方 案 用 弹性 稳 使
差别 较大 的情 况下 。 算最 卡 叫 的稳 定性 能 时 ． 以考 虑相 邻 节间 对它 的约束 。文献 ［］ 图 ６蚰 计 『 Ｊ 可 ２的 ．
所 给 出的计算 长 度系 数 可供设 汁日 采 Ｈ．， ｆ‘ 长噎 ， 配合 的是 主杆 截 面的最小 回转 半径 ．当圭 １ 】 Ｈ 算 ｆ ｌ 相 杆为单 角 钢时 ． 最小 州转 半径 的轴线 垂 直于 对称 轴 （ ２ － 图 ） 失稳 时呈 弯 曲镯 曲 ． 不涉 及扭 转 问题．
１ 主 杆 的计 算 长 度
受 压 主杆 的 计 算 Ｋ度和 昕联 系 的两 个侧 面 中 的 腹
杆体 系有 密 切关 系． 可以 区 分
况 ： 个侧 面具 有 两
共 同 的节 点 （ １ ） 两 个 侧 面 其 仃部 分 共 同 的 节 点 （ 图 ａ， 图
１） ｂ 和两个 侧面 没有 共 同节＾ （ １ ．第一种 工 况 的 主 ）
定 理论 进行 分析 ．文献［ ： １ 从 天 隔 曲的角度列‘ 叉斜杆 进行 了分 析 ， 提 出设计计 算方 法 的建议．本 文 交 并 则对 主杆和人字 斜杆 的稳 定承载 力进 行分析 。 括有辅助 杆的工况 提 出实用 的计算长 度系数 的建议 ； 包 并
桅杆 结 构属 于拉 线塔 ．奉文 的分 昕也 适用 于桅 杆 恪构式 杆 身 的压杆 ．
转 第 三种 工况 吏 为 复 杂 ． ｄ 时 角钢 主 杆 同 时绕 两 屈 ｝ Ｉ 主轴 弯 曲并 伴随有 扭转 ． 需要 怍为 川 Ｍ题 米处 理．
１ ｌ 共节 点 的主杆 。 共 节点 的 主杆 只有一 个 ｉ Ｋ慢 ． 是 节问长 度 ． 图 １ 所 示 。不 过 。 主杆 各 节 间长 度 及压 力 十算 就 如 ａ 在
０ｇ ．
２１ ０ ｎ年 Ｂ月
Ｊ ｈ ２ １ ｕ ． ０ａ
塔 架 压 杆 的稳 定 承 载力
陈绍 蕃
（ 西发建筑科技大学结 恂上 程与抗 震教育部重点实验室 陕西 西安 ７ ５ ） ｌ０ ５ ０ 摘 要： 首先探讨塔架 主扦的同 承载 力．着重阐述单角钢 主杆绕平行轴 屈曲和以空问形式届 曲时扭 转 的效
应。 在分析现有 资料的基６ 上 出¨算 长度系数 的取 值．然后 聚焦 于单 角钢人字形斜杆 ．尤其 是连 接有 辅助 出
仟 的 斜 卡 ．由 于 主 斜 ＂ 和 辅 ｆ ｆ 之 间 的相 关 是 相 性 的 ．后耆 需 要 前 者 提 供 端 部 位 移 约 束 ．为 此 推 导 出附 千 １｝ ｆ‘ Ｊ 加 柯 效 长 度 的 计 算 公 式 ．最 对 圈 ｝ 现 行 有 关技 术 标 准 的 缺 点 进 行 了评 论 ． 美键 词 ： 架 ；压 杆 ： 定 承 裁 ： 效 长细 比 ； 束 相 关 性 塔 稳 等 约
收稿 目期 ：（ ｇｌ ２ 修 改稿 日期： ¨ ｌ ２ ｔ １ ｉ － Ｉ ｊ： 作者简 介！ 陈绍 蕃（ ｌ 男．浙 １ ９ ９） Ｉ 海熊 人 教 授 ．主要 从事 钢结 构 基 奉性 能 讲 究
３６ ０
西
安
建
筑
科
技
大
学
学
报（ 自然 科 学 版 ）
Ａ Ｂ
原 因 ， 使 主杆 角 钢 由绕 最 小轴 （ 轴 ） 曲车 变 为 绕平 是 弱 履 ＃ 行轴 屈 曲。这 样 处理 会使 它在 弯 曲 橱 曲 的 同时 伴 随 有扭
（） Ｂ
ｒ） ｂ
图 １ 至种 类型 的塔 巢圭杆
Ｆｇ １ Ｉ ｅｅｅ ＇Ｒ ｌ ｓ０ ｏ ｅ ｌ ｅ ｅ ， ｉ ． ＇ ｅ ａ ￣ ｏ ｆ ｗ ｌ ｅ ｔ ｍｂ ｆ ｈ ｔ ！ Ｊ ｅ ｔ ＂ ｇｎ ￣
第 ４ ２卷
第 ３期
西 建 科 技 学 报（然 学 ） 安 筑 大 学 自 科 版
Ｊ ｉ ｎ Ｕ ｎｖ ｆＡｆｈ ＆ ． ｉ ．。 ｃ ． ．Ｔｅ ｈ （ ｔ ｆ ｅ ｆ ｇＥ ｔ ｎ ａ ｅ ． ￣ ｔ Ｍ Ｓ ｛ ｉ ｄｔｏ ） ｕ ｅ∈ ｉ
Ｖ０ ． ２ ｉ４
第４ ２卷
塔 架 的腹 杆体 系 为十 字形 或人 字 形 ， 以及 带 有辅 助 杆 时 ， 只要 两个 侧 面 的节点完 全相 同 ， 仍然 只有一 个计算 长度 ． １２ 部分共节 点的主 杆 ． 图１ ｂ中的主杆 Ｂ， ＡＢ侧面 中 的计算 长 度 是节 间 长度 ｚ， 截面 最小 在 和
杆长 度 ． 当各 节问 的长 度 和 力均 ｝ 同时 ． 然是 两 １ 倾 ｌ １ ＼ｆ Ｊ 商 的共 同节 问长 度．第 二种 况 』 汗在 个例 面 内 腹 杆 体 系 的 需 Ｊ ｌ ｉ ｛ ｊ
＼ ／ ＼ ／
申圈分类号 ： ＴＵ３ ７ ４
文献标识码 ： Ａ
变章编号 ：ｏ ０７ ３ （０ ０ ０— ３５１ ｉ ｏ ９ ｏ ２ １ ） ４０ ０—０
钢 塔架 』 用 于送 电线路 千通 汛传播 等工 程 ；塔 架结 构 属 于空 间桁 架 ，由格构 式 的截 锥 体 和棱柱 泛 『 】
体 组成 ．位置在 棱 线上 的忏 件 是 ｝要 尿 罩 构 件 ，称 为 主杆 ；主 杆 之 间 的斜 杆 可 以是 单 斜 杆 字 交叉 十
回转半径 ｉ 配合使 用．此杆 在 Ｂ 。 Ｃ侧 面中 的计 算长 度则是该 面 内的节 间长度